本發(fā)明涉及一種高速鐵路接觸網(wǎng)的受力件，特別是涉及一種用于將接觸線及承力索與補(bǔ)償裝置連接的錨固線夾。

背景技術(shù)：

終端錨固線夾是接觸網(wǎng)上十分關(guān)鍵的受力零件，使用中用它將接觸線及承力索與補(bǔ)償裝置串接成一體，并將補(bǔ)償裝置的墜砣重力傳遞給接觸線及承力索，使接觸線、承力索拉緊、拉直并獲得規(guī)定的張力，為電力機(jī)車或動(dòng)車組平穩(wěn)取流提供通道。高速接觸線水平張力一般為25～30kN，承力索張力為15～20kN，屬于大張力供電線路，終端錨固線夾因串接在回路中，也受到上述張力作用，這是終端錨固線夾的靜力。當(dāng)機(jī)車通過時(shí)接觸網(wǎng)劇烈振動(dòng)，另外自然界刮風(fēng)引起的擺動(dòng)等附加力也作用在終端錨固線夾上，所以終端錨固線夾長(zhǎng)期受到力為大張力的動(dòng)態(tài)力。接觸網(wǎng)上零件大約有300余種，關(guān)鍵受力零件有40余種，而終端錨固線夾是關(guān)鍵受力零件中的關(guān)鍵，號(hào)稱零件之王。之所以如此，是因?yàn)樗饔檬种匾?，為確保行車安全，接觸網(wǎng)上對(duì)終端錨固線夾的可靠性要求極高。若存在質(zhì)量問題，會(huì)導(dǎo)致接觸線或承力索脫落，接觸網(wǎng)平衡被破壞，會(huì)造成接觸網(wǎng)大面積破壞，這是接觸網(wǎng)中最為嚴(yán)重的事故，恢復(fù)一般比較慢，容易造成大或重大行車事故，對(duì)正常的鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)與安全構(gòu)成較大影響。

國(guó)外電氣化發(fā)達(dá)國(guó)家中，終端錨固線夾的生產(chǎn)工藝為：

a.日本采用了一根長(zhǎng)約300mm的純銅管和一根帶單耳的鋼棒，再借助于模具用液壓設(shè)備，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，先將鋼棒插入銅管一端，銅管另一端插入接觸線或承力索，然后將銅管與插入的鋼棒及接觸線或承力索連續(xù)壓接成5段，每段壓力不等。壓接完后再用鋼棒一端的單耳與絕緣子連接組成終端錨固線夾。這種終端錨固線夾結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓接不易掌握。

b.德、法、西班牙、意大利生產(chǎn)的終端錨固線夾基本一致，本體由兩部分組成，上半部分為連接雙耳，下半部分為帶內(nèi)孔的圓柱體，兩部分采用螺紋連接。本體采用鑄造成型。由于鑄造工藝常常存在鑄造缺陷，如氣孔、疏松、夾渣等，為了避免產(chǎn)生大的鑄造缺陷，尤其是像終端錨固線夾這樣對(duì)可靠性要求極高的零件，除了對(duì)鑄造工藝要求極高，盡可能減少鑄造缺陷外，成品必須采用無損探傷的方法逐件檢查，這樣的工藝成品率不高，會(huì)增加生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)效率。因此，對(duì)可靠性要求極高的終端錨固線夾最理想的工藝是模鍛。

德、法、西、意等國(guó)的終端錨固線夾現(xiàn)場(chǎng)安裝方法為：

a.接觸線終端錨固線夾：在線夾結(jié)構(gòu)的下半部分的圓柱體內(nèi)的圓柱孔中要裝入一個(gè)小圓柱體，小圓柱體內(nèi)加工成錐孔，錐孔中再裝入銅合金楔子，安裝時(shí)，接觸線從本體一端的進(jìn)線孔進(jìn)入，穿過小圓柱體，再穿過楔子內(nèi)孔，楔子與小圓柱體間構(gòu)成鎖緊裝置，線夾本體一端的內(nèi)孔與小圓柱體間有約0.5mm的間隙。受力后，線夾本體僅受到小圓柱體向下的壓力，內(nèi)置的小圓柱體在接觸線穿入后通過楔子不斷收縮，小圓柱體沿圓周受到逐漸增大的側(cè)向壓力。因小圓柱體壁厚不大，并且因間隙的原因，不能將壓力傳遞給本體壁。這種結(jié)構(gòu)的接觸線終端錨固線夾張力不能太大，否則小圓柱體會(huì)容易被撐裂。

b.承力索終端錨固線夾：承力索終端錨固線夾下半部分無小圓柱體，內(nèi)孔加工成錐體。承力索為銅合金絞線，一般由19股單絲絞合而成，整根絞線分為三層，最內(nèi)層為1根單絲，第二層由7根單絲以內(nèi)層為中心成圓形并按螺旋線環(huán)繞，第三層(最外層)由12根單絲繞第二層為中心成圓形并按螺旋線環(huán)繞。安裝時(shí)楔子打入到第二層與第三層之間，這時(shí)第三層12根單絲要求逐一掰直、分開，等間距均勻地布置在楔子外圓的外邊，即楔子與錐孔之間。這種安裝方法首先是破壞了絞線最外層的完整性，因絞線傳遞拉力是靠19根單絲絞合并組成一個(gè)整體，單絲之間、層與層之間因緊密排列而相互擠壓產(chǎn)生了摩擦力來平衡外力的。但當(dāng)單絲分開后相互間的擠壓力隨之消失，僅靠單絲與錐孔之間壓緊時(shí)的摩擦力來平衡外力。這樣承力索抵抗外力的能力會(huì)下降。另外，單絲為銅合金線很硬，預(yù)絞后發(fā)生塑性變形很難用手掰直，因此很難均勻等間距布置。稍有不當(dāng)，或在拉伸過程中單絲難免會(huì)發(fā)生微滑動(dòng)，就有可能嵌入到楔子的收縮縫中，造成楔子無法收縮，進(jìn)而建立不起對(duì)絞線逐漸增大的壓力，這樣絞線因外張力而很容易抽出、脫落，引起事故。

終端錨固線夾安裝在千里鐵道線上空距地面約6m的接觸網(wǎng)上，長(zhǎng)期承受野外環(huán)境，如風(fēng)、霜、雨、雪、高溫、嚴(yán)寒、環(huán)境腐蝕等作用，還有來自機(jī)車的機(jī)械振動(dòng)、風(fēng)偏擺動(dòng)等，工作條件十分嚴(yán)酷，為確保行車安全，終端錨固線夾一定要能夠可靠的拉住線、索不松脫，這里楔子作用十分關(guān)鍵。高鐵用承力索抗拉強(qiáng)度在480MPa以上，高鐵用接觸線在510MPa以上，CTMH150高鎂承力索拉斷力在82.8kN。上述線、索表面硬度一般均在布氏160左右，楔子要長(zhǎng)期可靠的咬住線、索不松脫，只有其強(qiáng)度與表面硬度應(yīng)高于線、索，才能使齒嵌入到線、索表面，否則，楔子牙會(huì)變形、變鈍而咬不住線、索。

僅僅滿足力學(xué)性能是不夠的，還有外形參數(shù)，如楔子長(zhǎng)度、錐度、內(nèi)孔直徑及公差、內(nèi)孔齒形、齒數(shù)、表面粗糙度、收縮縫形狀等也都十分關(guān)鍵。楔子內(nèi)孔與線、索表面間的摩擦系數(shù)以及錐套與楔子外表面間的摩擦系數(shù)之間的配合關(guān)系也都影響可靠性。從材料方面來說，德、法等終端錨固線夾的楔子材料為CuNi2Si，強(qiáng)度、硬度與接觸線基本一致，強(qiáng)度480MPa，硬度為HB160左右。國(guó)產(chǎn)高鐵用高鎂接觸線表面硬度為170左右，用CuNi2Si做楔子咬合不可靠，因?yàn)樵跀D壓力作用下，楔子牙齒容易變鈍，甚至彎曲，容易發(fā)生滑脫。因此，歐洲現(xiàn)用的楔子只能使用一次。從外形尺寸方面來說，歐洲楔子錐度大，為1:8，因軸向尺寸變X，前行阻力大；長(zhǎng)度短，為47mm，齒數(shù)少，每個(gè)齒尖上應(yīng)力大，齒形容易損壞，為等腰三角形螺旋齒，受力不合理。因歐洲無高強(qiáng)度、大張力150mm²的接觸線及承力索，接觸網(wǎng)張力較小，因此終端錨固線夾的張力可滿足歐洲接觸網(wǎng)的使用。而使用在中國(guó)獨(dú)有的大張力接觸網(wǎng)以及橫截面面積為150mm²的接觸線或承力索上，可靠性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可靠性高、防滑脫的銅合金終端錨固線夾。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾，包括線夾本體，所述線夾本體包括U形雙耳連接板和四棱柱體，U形雙耳連接板的端板與四棱柱體一體制成，四棱柱體及U形雙耳連接板的端板內(nèi)開設(shè)內(nèi)錐孔，內(nèi)錐孔由內(nèi)至外直徑逐漸減小，四棱柱體內(nèi)設(shè)置與內(nèi)錐孔相配合的錐形筒狀楔子，所述楔子的外錐體與內(nèi)錐孔的錐度相同，所述楔子大端沿圓周等分設(shè)置有多個(gè)收縮縫A，收縮縫A起始于楔子大端端面且截止于距離楔子小端端面2mm處，收縮縫A的截止端具有豁口C，所述楔子小端沿圓周等分設(shè)置有多個(gè)收縮縫B，收縮縫B起始于楔子小端端面且截止于距離楔子大端端面2mm處，收縮縫B的截止端具有豁口D，收縮縫A和收縮縫B均勻交錯(cuò)布置，所述楔子內(nèi)部設(shè)置具有環(huán)形齒的通孔，所述環(huán)形齒的齒形為直角三角形，所述環(huán)形齒內(nèi)徑比接觸線或承力索的外徑小0.3mm，所述U形雙耳連接板的雙耳間連接有螺栓并用螺母鎖緊，所述螺栓端部設(shè)置有開口銷。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾，其中所述U形雙耳連接板的雙耳的相對(duì)的內(nèi)側(cè)開設(shè)有圓弧孔。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾，其中所述線夾本體采用QAl9-4板材鍛造制成。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾，其中所述楔子的強(qiáng)度為700-800Mpa。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾，其中所述楔子的表面硬度為HB200-220。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾，其中所述楔子外錐體的錐度與所述線夾本體的內(nèi)錐孔的錐度均為1:10，楔子長(zhǎng)度為57mm。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾，其中所述線夾本體內(nèi)錐孔的表面粗糙度為μ3，所述楔子外錐體的表面粗糙度為μ3。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾，其中銅合金終端錨固線夾采用模鍛工藝生產(chǎn)。

采用上述技術(shù)方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明銅合金終端錨固線夾既可以作為接觸線終端錨固線夾使用，也可以作為承力索終端錨固線夾使用，線夾本體為一體式，包括一體制成的U形雙耳連接板和四棱柱體，設(shè)置成四棱柱體，受力時(shí)，通過壁厚不同，變形不一樣而形成沿四周不同的擠應(yīng)力，從而對(duì)楔子形成對(duì)稱的四點(diǎn)頂，這樣可以避免因接觸線、承力索外形圓弧與線夾錐孔圓弧因加工誤差不一樣所引發(fā)的壓力不均勻。

此外，本發(fā)明銅合金終端錨固線夾還具有以下有益效果：

a.線夾為一個(gè)整體，而非兩體，線夾結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝十分方便。

b.接觸線終端錨固線夾不再需要小圓柱體，承受張力能力提高。

c.承力索安裝時(shí)，不需卸分單絲，受力時(shí)仍保持了絞線原有的完整體，仍靠絞線絞合后已形成的單絲之間相互擠壓、相互摩擦等方式來傳遞平衡張力。

d.穿線十分方便，線、索可以伸出連接雙耳后再裝入楔子，手輕輕一拉，線、索連同楔子一起通過雙耳間的圓弧進(jìn)入錐孔中。

e.線夾受力后，線、索一端露出楔子長(zhǎng)約20mm，可以供運(yùn)行中長(zhǎng)期觀察線、索有無滑移，是否安全等。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾中楔子采用一種特殊合金，強(qiáng)度達(dá)到700MPa，表面硬度HB200-220。經(jīng)實(shí)踐表明，楔子反復(fù)使用10次后仍十分可靠；楔子錐度為1:10，前行阻力??；長(zhǎng)度為57mm，齒數(shù)多，每個(gè)齒尖應(yīng)力小，不容易變形；齒形為直角三角形環(huán)形齒，受力合理，容易插入線、索表面。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的銅合金終端錨固線夾作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明銅合金終端錨固線夾的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明銅合金終端錨固線夾的部分剖視圖；

圖3為圖1的俯視圖；

圖4為圖1的A向視圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖3所示，本發(fā)明銅合金終端錨固線夾包括線夾本體1、楔子2、螺栓3、螺母4、開口銷5，線夾本體1包括U形雙耳連接板11和四棱柱體12，U形雙耳連接板11與四棱柱體12一體制成，U形雙耳連接板11的雙耳上開設(shè)有螺栓孔15，螺栓3穿過螺栓孔15并用螺母4鎖緊，開口銷5裝在螺栓3端部。

如圖1、圖4所示，U形雙耳連接板11的雙耳相對(duì)的內(nèi)側(cè)開設(shè)有圓弧孔16，圓弧孔16內(nèi)徑稍大于楔子2大端外徑，使楔子2能從雙耳間順利通過。

如圖1至圖3所示，四棱柱體12及端板13內(nèi)開設(shè)內(nèi)錐孔14，內(nèi)錐孔14由內(nèi)至外直徑逐漸減小即內(nèi)錐孔14為倒錐孔，楔子2為錐形筒狀，楔子2設(shè)置在四棱柱體12內(nèi)，楔子2的外錐體與內(nèi)錐孔14的錐度相同，均為1:10，楔子2長(zhǎng)度為57mm。

如圖1、圖2所示，楔子2大端沿圓周等分設(shè)置有四個(gè)收縮縫A21，收縮縫A21起始于楔子2大端端面且截止于距離楔子2小端端面2mm處，收縮縫A21的截止端具有豁口C22，楔子2小端沿圓周等分設(shè)置有四個(gè)收縮縫B23，收縮縫B23起始于楔子2小端端面且截止于距離楔子2大端端面2mm處，收縮縫B23的截止端具有豁口D24，收縮縫A21和收縮縫B23均勻交錯(cuò)布置，即楔子2外錐體沿圓周共設(shè)置八個(gè)收縮縫，間距為45°。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾中，楔子2內(nèi)部設(shè)置有通孔，通孔用于穿接觸線或承力索，楔子2的內(nèi)壁均勻設(shè)置有若干圈環(huán)形齒。如圖2所示，楔子2內(nèi)壁上設(shè)置有一圈環(huán)形齒25，齒數(shù)40個(gè)，環(huán)形齒25的齒形為直角三角形，環(huán)形齒25內(nèi)徑比接觸線或承力索的外徑小0.3mm。目的是為了插入接觸線、承力索時(shí)，楔子2能夠緊緊抱住接觸線或承力索，建立起初始的壓緊力。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾中，線夾本體1采用牌號(hào)為QAl9-4的鋁青銅板材鍛造制成，楔子2采用銅合金制成，楔子2的抗拉強(qiáng)度為700-800Mpa，楔子2的表面硬度為HB200-220，這與國(guó)產(chǎn)接觸線及承力索的性能相匹配，可用于國(guó)產(chǎn)的截面面積為150mm²的接觸線或承力索上。

線夾本體1內(nèi)錐孔14和楔子2外錐體的表面粗糙度為μ3，目的是為減少楔子2在內(nèi)錐孔14內(nèi)的前行阻力。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾采用模鍛工藝生產(chǎn)。

四棱柱12的設(shè)置使得受力時(shí)，通過壁厚不同，變形不一樣而形成沿四周不同的擠應(yīng)力，從而對(duì)楔子2形成對(duì)稱的四點(diǎn)頂。這樣可以避免因接觸線或承力索6’的外形圓弧與銅合金終端錨固線夾的內(nèi)錐孔圓弧因加工誤差不一樣所引發(fā)的壓力不均勻。

使用時(shí)，接觸線或承力索6’從線夾本體1的內(nèi)錐孔14的小端插入，從內(nèi)錐孔14的大端出來后一直沿U形雙耳連接板11的雙耳間移動(dòng)，伸出圓弧孔16約80mm，將楔子2套入到接觸線或承力索6’上，并使接觸線或承力索6’露出楔子2大端約20mm，這時(shí)從內(nèi)錐孔14的小端輕輕拉動(dòng)接觸線或承力索6’，因?yàn)榇嬖诔跏嫉谋Ьo力，這時(shí)接觸線或承力索6’帶動(dòng)楔子2沿雙耳間圓弧孔16進(jìn)入線夾本體1，一直插入到內(nèi)錐孔14中，再輕拉接觸線或承力索6’，因楔子2通孔內(nèi)壁設(shè)置環(huán)形齒25，楔子2與接觸線或承力索6’之間產(chǎn)生的摩擦阻力遠(yuǎn)大于楔子2外錐體與內(nèi)錐孔14之間的摩擦阻力，因此接觸線或承力索6’便能帶動(dòng)楔子2在線夾本體1內(nèi)錐孔14中向內(nèi)錐孔14小端移動(dòng)，這時(shí)楔子2受到內(nèi)錐孔不斷增加的側(cè)向壓力而沿圓周方向不斷收縮，使環(huán)形齒25咬住并壓緊接觸線或承力索6’的正壓力不斷增大。這個(gè)過程隨著楔子2的移動(dòng)而快速增加，一直到接觸線或承力索6’承受的外張力與楔子2所受的接觸線或承力索6’的摩擦力相平衡時(shí)，楔子2停止移動(dòng)，接觸線或承力索6’連同楔子2停留在內(nèi)錐孔14內(nèi)的某一位置。最后通過螺栓3、螺母4及開口銷5將U形雙耳連接板11與漲力補(bǔ)償裝置連接即可。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾既可以作為接觸線的終端錨固線夾，也可以作為承力索的終端錨固線夾，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

a.線夾為一個(gè)整體，而非兩體，線夾結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝十分方便。

b.接觸線終端錨固線夾不再需要小圓柱體，承受張力能力提高。

c.承力索安裝時(shí)，不需卸分單絲，受力時(shí)仍保持了絞線原有的完整體，仍靠絞線絞合后已形成的單絲之間相互擠壓、相互摩擦等方式來傳遞平衡張力。

d.穿線十分方便，線、索可以伸出連接雙耳后再裝入楔子，手輕輕一拉線、索連同楔子一起通過雙耳間的圓弧進(jìn)入錐孔中。

e.線夾受力后，線、索一端露出楔子長(zhǎng)約20mm，可以供運(yùn)行中長(zhǎng)期觀察線、索有無滑移，是否安全等。

本發(fā)明中楔子采用一種強(qiáng)度達(dá)到700-800MPa，表面硬度為200～220的銅合金制造。楔子反復(fù)使用10次后仍十分可靠；楔子錐度為1:10，前行阻力??；長(zhǎng)度為57，齒數(shù)多，每個(gè)齒尖應(yīng)力小，不容易變形；齒形為直角三角形環(huán)形齒，受力合理，容易插入線、索表面。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾的線夾本體使用材料牌號(hào)為QAl9-4鍛造而成，它具有化學(xué)穩(wěn)定性好，不易受環(huán)境影響等特點(diǎn)，楔子材料特殊，是軍標(biāo)產(chǎn)品，其耐腐蝕性優(yōu)異，因此，用QAl9-4(鋁青銅)制造的終端錨固線夾具有較高的耐腐蝕性。

本發(fā)明銅合金終端錨固線夾用模鍛工藝生產(chǎn)，在國(guó)內(nèi)是首次使用，它是利用了金屬材料在較高溫度下抗力小，有較大塑性的特點(diǎn)，借助于模具及壓力，得到所需產(chǎn)品。它屬于熱加工范疇，鍛造中通過打碎金屬舊有結(jié)晶組織并重新結(jié)晶，使零件具有了晶粒均勻細(xì)密，基本無缺陷等優(yōu)點(diǎn)，通過鍛造還可以提高材料的致密度，消除了原材料中可能存在的一些小缺陷等。因此模鍛生產(chǎn)的終端錨固線夾增加了耐拉伸強(qiáng)度、提高了韌性，尤其是提高了耐疲勞強(qiáng)度，進(jìn)而提高了可靠性。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。